摘要: 随着AMD Athlon处理器的推出,台式机处理器的供电电流要求已经超过了40A。这一点,再加上低工作电压和非常严格的瞬态响应要求,将传统电源设计方法推向了极限。
随着AMD Athlon处理器的推出,台式机处理器的供电电流要求首次超过了40A大关。这与低工作电压(1.6V标称)和非常严格的瞬态响应要求相结合,将传统的电源设计方法推向了极限。LTC1929多相 电流模式控制器与惯例略有不同。而不是试图提供40A的单一稳压器,负载被分成两半并联两个稳压器。然而,神奇之处在于两家监管机构时钟的相位关系。
两个同步降压稳压器并联连接,它们的时钟同步180°异相。这个看似简单的技巧带来了巨大的性能优势和成本节约。选择电流模式结构是为了减少与并联电压模式调节器中可能出现的循环电流相关的可能问题。竞争的解决方案使用非同步稳压器(使用二极管作为低侧开关)来消除这个问题,但结果遭受显著的效率损失。
稳压器的高侧开关电流波形是梯形的,在零和大约I(OUT)之间变化。由于输入电流是直流电,输入电容必须提供瞬时开关电流和平均输入电流之间的差值。这对输入电容造成了很大的纹波电流负担。通过交叉放置两个调节器,峰值电流减半,因为一个阶段试图“填补”另一个阶段留下的漏洞。净效应是输入电容纹波电流的急剧减小。
输出纹波以类似的方式减小。当一个电感的电流增大时,另一个电感的电流减小。所需的电感储能也有显著减少(约75%)。电感的体积,因此成本,也减少了。完整的细节见线性技术的应用说明77。
除了显著降低输出纹波电流外,电源的最大可用电流转换率也显著提高。在负载阶跃期间,两个电感器的行为好像是并联的,而在稳态运行期间,它们似乎是串联的。其结果是非常低的波动和极快的动态性能。减少的涟漪也会减少总误差预算,为瞬态响应留下更大的余地。底线是在所需的输出电容显著降低。
图1是AMD athlon优化电路的原理图。设计非常简单:基本上有两个相同的同步降压调节器并联连接。控制器驱动它们180°反相。LTC1929具有大型栅极驱动器(约1.5欧姆),因此它可以有效地驱动大型mosfet。在反馈路径中还有一个精确的差分放大器,便于对输出电压和地进行遥感。两个PWM级共享一个共同的误差放大器,这确保两个通道向负载提供相同数量的电流。因此,负载共享是“开环”的,消除了共享电路中可能出现的振荡。
图1所示 AMD Athlon处理器电源示意图。
图2说明了图1中电路的效率。基本设计也将以12V作为主要输入源。在这种情况下,效率会低几个点,但在系统设计层面上可能存在需要考虑的优势。图3显示了稳压器对3A到30A瞬态负载步长的响应。为了最大限度地减少PCB空间,设计了四个1000μF的表面贴装钽输出电容器。如果以最低成本为首要目标,可以替代12个3900μF铝电解电容器。如果需要VID控制,LTC1709提供与LTC1929相同的性能,并包括一个5位VID DAC,用于将输出电压从1.3V编程到3.5V。
图2 测量效率
图3 基于有源电压定位的负载瞬态响应
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